JP2980546B2 - Semiconductor devices and solar cells - Google Patents
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Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、ヘテロ接合型或
いはショットキー型半導体素子と太陽電池とに関するも
のである。さらに詳しくは、この発明は、電子デバイ
ス、そして太陽電池等としての応用が可能な、炭素質薄
膜を有する新しいヘテロ接合型或いはショットキー型半
導体素子と太陽電池とに関するものである。The present invention relates to a heterojunction or Schottky semiconductor device and a solar cell. More specifically, the present invention relates to a novel heterojunction or Schottky semiconductor device having a carbon thin film and a solar cell, which can be applied as an electronic device, a solar cell or the like.
【０００２】[0002]
【従来の技術とその課題】従来より、電子デバイス、光
電変換素子、さらには太陽電池等として各種の半導体素
子が開発されてきており、その機能の高度化と、新しい
素材構成からなる新規物性の利用についての研究が精力
的に進められてきている。これらの半導体素子では、シ
リコン系半導体、あるいは化合物半導体がその主流とな
っているが、近年では、有機系半導体についての研究も
進展してきている。2. Description of the Related Art Conventionally, various semiconductor devices such as electronic devices, photoelectric conversion devices, and solar cells have been developed. Research on utilization has been vigorously pursued. In these semiconductor devices, silicon-based semiconductors or compound semiconductors have become mainstream, but in recent years, research on organic-based semiconductors has been progressing.
【０００３】一方、グラファイトに代表される炭素材料
は優れた化学的、機械的、生物・生体的及び電子的な特
性を有するため、その応用は宇宙技術からスポーツ用
品、生物・生体材料まで多岐にわたることが知られてい
る。さらには、グラファイトの超高速移動性、超分極性
等の電子特性に注目して、炭素系π電子材料が次世代の
電子材料として重要な役割を演じる可能性についても最
近の話題になっている。On the other hand, carbon materials typified by graphite have excellent chemical, mechanical, biological / biological and electronic properties, and their applications are wide ranging from space technology to sporting goods and biological / biomaterials. It is known. Furthermore, focusing on the electronic properties of graphite, such as ultra-high-speed mobility and hyperpolarizability, the possibility that carbon-based π-electron materials can play an important role as next-generation electronic materials has also been a hot topic recently. .
【０００４】物理的な立場から見ると、炭素材料は半導
体の一種類であり、興味深いことは、その半導体の属性
（ｎ型あるいはｐ型）は熱処理履歴により決まることで
ある。たとえば一般的には、８００℃までの温度で熱処
理したものは正のホール係数を示し、熱処理温度の上昇
に伴いホール係数は減少し、８００℃以上になると負に
変わる。温度がさらに上昇すると、約１６００℃からも
う一度正に戻ってさらに２４００℃で再び負に変化す
る。炭素材料のこのような特性は、それを利用した電子
デバイスを作ることが可能であることを示している。[0004] From a physical standpoint, a carbon material is a kind of semiconductor, and what is interesting is that the attribute (n-type or p-type) of the semiconductor is determined by the heat treatment history. For example, in general, those subjected to heat treatment at temperatures up to 800 ° C. show a positive Hall coefficient, and the Hall coefficient decreases with an increase in the heat treatment temperature, and changes to a negative value at 800 ° C. or higher. As the temperature further rises, it returns to positive again from about 1600 ° C. and again changes to negative at 2400 ° C. Such characteristics of the carbon material indicate that it is possible to make an electronic device using the same.
【０００５】しかし、グラファイトの電子材料への応
用、特に電子デバイスへの応用はまだないのが現実であ
る。その主な理由は、グラファイトの生成温度が一般に
２５００℃以上の高温を必要とすることである。ところ
で、単結晶グラファイトと比べて、アモルファス炭素の
生成は遥かに低い温度でできる。特にＣＶＤ法で生成し
た薄い（＜１０００Å）アモルファス炭素薄膜は、１０
００℃以下の熱処理で高い電気伝導率（一般に、１０-4
〜１０3 Ｓ／ｃｍ程度）を有すると同時に、ある程度の
光透過性を示し、電子デバイス材料、特に太陽電池材料
としての応用の可能性を示唆している。However, the reality is that graphite has not yet been applied to electronic materials, especially to electronic devices. The main reason is that the formation temperature of graphite generally requires a high temperature of 2500 ° C. or more. By the way, compared to single crystal graphite, the formation of amorphous carbon can be performed at a much lower temperature. In particular, a thin (<1000 °) amorphous carbon thin film formed by CVD is
High electrical conductivity (generally 10 -4
〜１０10 3 S / cm), and at the same time, exhibit a certain degree of light transmittance, suggesting the possibility of application as an electronic device material, particularly a solar cell material.
【０００６】ここで、現在実用化されている太陽電池に
おいては、その主体はシリコン系と化合物系太陽電池で
あり、有機系材料によるものはない。しかし一方、１９
７７年に導電性ポリアセチレンが発現されて以来、有機
薄膜を利用した太陽電池の研究も盛んに行われている。
今現在の有機系太陽電池の主な問題点は、安定性が弱い
こととエネルギー変換率が低いことである。[0006] Here, in solar cells currently in practical use, the main components are silicon-based and compound-based solar cells, and there is no organic-based solar cell. However, on the other hand, 19
Since the development of conductive polyacetylene in 1977, solar cells using organic thin films have been actively studied.
The main problems of the organic solar cells at present are weak stability and low energy conversion.
【０００７】このように、様々な注目すべき知見が報告
され、半導体材料としての期待が高まりつつある炭素材
料であるが、より具体的・実用的な半導体素子の実現を
教示する検討や報告はいまだなされていないのが実状で
ある。そこで、この発明は、以上の通りの事情を踏ま
え、炭素材料への新しいアプローチによってその半導体
素子としての実現を可能とする方策を提供することを目
的としている。具体的には、炭素材料の電子デバイスへ
の応用として、アモルファス炭素質薄膜を用いた光電変
換ダイオード、そして太陽電池の実現を目的としてい
る。As described above, various remarkable findings have been reported, and the carbon material is expected to be used as a semiconductor material. However, there is no study or report to teach more concrete and practical semiconductor devices. The fact is that it has not been done yet. In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a method for realizing a semiconductor device using a new approach to a carbon material. Specifically, as an application of a carbon material to an electronic device, it aims at realizing a photoelectric conversion diode using an amorphous carbon thin film and a solar cell.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】この発明は、上記の課題
を解決するものとして、ｎ型またはｐ型半導体基板に非
ダイヤモンド構造の炭素質薄膜が炭素環系有機化合物の
少くとも１種より化学気相堆積（ＣＶＤ）されて半導体
基板と炭素質薄膜との間でヘテロ接合或いはショットキ
ー接合が形成されていることを特徴とするヘテロ接合型
或いはショットキー型半導体素子とこれを利用した太陽
電池を提供する。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention, as to solve the foregoing problems, non-a n-type or p-type semiconductor substrate
Carbon thin film of diamond structure is carbocyclic organic compounds
At least one chemical vapor deposition (CVD) semiconductor
Heterojunction or Schottky between substrate and carbonaceous thin film
A heterojunction type or Schottky type semiconductor element characterized by having a junction formed therein, and a solar cell using the same.
【０００９】[0009]
【発明の実施の形態】この発明においては、上記の通り
の化学気相堆積された炭素質薄膜とｎ型またはｐ型半導
体基板とによって、これまでに知られていない新しい半
導体素子を実現し、これを、例えばダイオード、整流素
子、フォトダイオード、光センサー、太陽電池等へ応用
することを可能としている。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In the present invention, a novel semiconductor device which has not been known until now is realized by the above-described chemical vapor deposited carbon thin film and an n-type or p-type semiconductor substrate. This can be applied to, for example, diodes, rectifiers, photodiodes, optical sensors, solar cells, and the like.
【００１０】ここで、ヘテロ接合型或いはショットキー
型半導体素子を構成する半導体基板としては、特にその
種類に限定はなく、ｎ型またはｐ型の半導体基板の任意
のものを用いることができ、たとえば、単結晶シリコ
ン、多結晶シリコン、アモルファスシリコン、化合物半
導体、もしくはそれに相当する他のｎ型またはｐ型半導
体基板を、板状、薄膜状等の形状にあるものとして使用
することができる。Here, the semiconductor substrate constituting the heterojunction type or Schottky type semiconductor element is not particularly limited, and any type of n-type or p-type semiconductor substrate can be used. Single-crystal silicon, polycrystalline silicon, amorphous silicon, compound semiconductors, or other equivalent n-type or p-type semiconductor substrates can be used in the form of a plate, a thin film, or the like.
【００１１】これらの半導体基板に化学気相堆積（ＣＶ
Ｄ）される炭素質薄膜については、この発明においては
少なくとも１種の炭素環系有機化合物を原料として形成
する。この炭素環系有機化合物は、６員環のベンゼン系
化合物から、５員環、７員環等の非ベンゼン系化合物を
も含めた広範囲な種類のものから選択される。５員環、
７員環等の単環もしくは多環の有機化合物もこの発明に
おいては好ましく使用される。Chemical vapor deposition (CV) is applied to these semiconductor substrates.
The carbon thin film is D), it forms <br/> at least one carbon ring-containing organic compound as a raw material in the present invention. The carbocyclic organic compound is selected from a wide variety of compounds including a 6-membered benzene compound and a 5-membered or 7-membered non-benzene-based compound. 5-member ring,
Monocyclic or polycyclic organic compounds such as 7-membered rings are also preferably used in the present invention.
【００１２】例えば、このような炭素環系有機化合物と
しては、次式For example, such a carbocyclic organic compound is represented by the following formula:
【００１３】[0013]
【化１】 Embedded image
【００１４】のｐ−キシロキノン等キノン系６員環化合
物や、環構造がより複雑な各種の化合物、例えば、次式Quinone-based 6-membered ring compounds such as p-xyloquinone and various compounds having a more complex ring structure, for example,
【００１５】[0015]
【化２】 Embedded image
【００１６】のデカシクレン等のものから選択される任
意の化合物が例示される。そして、この発明において
は、１種もしくは２種以上の炭素環系化合物を原料とす
る場合だけでなく、鎖状の炭素化合物や、あるいは必要
に応じて、炭素環状化合物の１種として、異種元素とし
ての酸素、窒素、ホウ素、リン、ハロゲン等の原子を含
む有機化合物を用いてもよい。これらは、炭素質薄膜の
物性をさらに興味深いものとする。Any compounds selected from those such as dekacyclene are exemplified. In the present invention, not only one kind or two or more kinds of carbocyclic compounds as raw materials, but also a chain carbon compound or, if necessary, one kind of carbocyclic compound, as a heterocyclic element, Organic compounds containing atoms such as oxygen, nitrogen, boron, phosphorus, and halogen may be used. These make the physical properties of the carbonaceous thin film more interesting.
【００１７】化学気相堆積（ＣＶＤ）は、これらの炭素
源材料を用いて実施することができるが、その反応は、
熱的に行うこと、あるいは、これとは別に、もしくは組
合わせて光やプラズマ等の励起による反応として行って
もよい。最も簡便には、熱化学気相堆積によりこの発明
の炭素質薄膜を前記の通りのｎ型またはｐ型半導体基板
上に形成することができる。この際に、前記の異種原子
は、いわゆるドーピングとして、炭素源材料とは別種の
原料を用いてもよい。Chemical vapor deposition (CVD) can be performed using these carbon source materials, but the reaction is:
The reaction may be performed thermally, or separately or in combination with the reaction by excitation of light, plasma, or the like. Most conveniently, the carbonaceous thin film of the present invention can be formed on an n-type or p-type semiconductor substrate as described above by thermochemical vapor deposition. At this time, as the so-called doping, a different kind of raw material from the carbon source material may be used as the above-mentioned heteroatom.
【００１８】この発明のヘテロ接合型半導体素子を構成
するためには、化学気相堆積された炭素薄膜は、少なく
ともその８０％（重量比）が炭素からなるものとするこ
とが好ましい。８０％未満の場合には、所要の素子とし
ての特性が顕著もしくは安定したものとしては得られに
くいからである。また、炭素質薄膜は、主として非ダイ
ヤモンド構造からなるものとする。いわゆるダイヤモン
ド構造は絶縁性を示すことからも当然のことである。非
ダイヤモンド構造は、この発明においては、前記の炭素
質薄膜が炭素系化合物の共役系の十分に広がった構造に
よって形成されるものと考えられる。In order to constitute the heterojunction semiconductor device of the present invention, it is preferable that at least 80% (by weight) of the carbon thin film deposited by chemical vapor deposition be made of carbon. If it is less than 80%, it is difficult to obtain requisite or stable characteristics as required elements. Further, the carbonaceous thin film mainly has a non-diamond structure. It is natural that the so-called diamond structure has an insulating property. In the present invention, the non-diamond structure is considered to be formed by the structure in which the carbonaceous thin film has a sufficiently expanded structure of a conjugated system of a carbon-based compound.
【００１９】たとえば、前記のｐ−キシロキノンと、デ
カシクレンからの化学気相堆積では、次式のような構造
モデルとして示される炭素質薄膜が形成されるものと推
定される。For example, it is presumed that the chemical vapor deposition from p-xyloquinone and decacyclene forms a carbonaceous thin film represented by the following structural model.
【００２０】[0020]
【化３】 Embedded image
【００２１】[0021]
【化４】 Embedded image
【００２２】化学気相堆積を熱的に行う場合には、１つ
の例としてより好ましくは、炭素環系有機化合物を原料
として、〜１０００℃の温度において実施することが好
ましい態様として例示される。そして、この発明におい
て提供されるヘテロ接合型或いはショットキー型半導体
素子は、特異な光電特性を有し、太陽電池等への利用が
期待されるものである。In the case where the chemical vapor deposition is performed thermally, one preferred example is more preferably a method in which the reaction is carried out at a temperature of up to 1000 ° C. using a carbocyclic organic compound as a raw material. The heterojunction or Schottky semiconductor device provided in the present invention has unique photoelectric characteristics, and is expected to be used for solar cells and the like.
【００２３】もちろん、半導体素子としての電極材料や
その配置等については、様々な態様が可能である。以下
実施例を示し、さらに詳しくこの発明について説明す
る。Of course, various modes are possible for the electrode material as the semiconductor element and the arrangement thereof. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples.
【００２４】[0024]
【実施例】実施例１ 基板は、厚さ０．５ｍｍ、Ｐ（リン）をド−パントとし
たｎ型単結晶ウェハを用いた。炭素質薄膜を堆積する前
に、基板を濃度２０％のフッ酸で洗浄処理した。ＣＶＤ
反応用原料はｐ- キシロキノンである。ＣＶＤ反応は次
の条件に従って常圧で行った。 EXAMPLE 1 An n-type single crystal wafer having a thickness of 0.5 mm and a dopant of P (phosphorus) was used as a substrate. Before depositing the carbon thin film, the substrate was washed with hydrofluoric acid at a concentration of 20%. CVD
The starting material for the reaction is p-xyloquinone. The CVD reaction was performed at normal pressure according to the following conditions.
【００２５】基板温度：５００℃ 原料気相化温度：１１０℃ キャリアガス：アルゴン 堆積時間：９０分 このようにして堆積した炭素質薄膜の厚さは約４００Å
である。得られた炭素質薄膜／ｎ型単結晶シリコンの積
層体試料について、シリコン基板の裏面に、超音波熔接
により合金電極を付けた。さらに、炭素質薄膜の表面に
厚さ８０〜１００Åの金薄膜を真空蒸着し表面電極とし
た。このようにして作成したセル試料の構造を図１に示
した。Substrate temperature: 500 ° C. Raw material vaporization temperature: 110 ° C. Carrier gas: Argon Deposition time: 90 minutes The thickness of the carbon thin film thus deposited is about 400 °.
It is. With respect to the obtained laminate sample of carbonaceous thin film / n-type single crystal silicon, an alloy electrode was attached to the back surface of the silicon substrate by ultrasonic welding. Further, a gold thin film having a thickness of 80 to 100 ° was vacuum-deposited on the surface of the carbon thin film to form a surface electrode. FIG. 1 shows the structure of the cell sample thus prepared.
【００２６】図２は、作成した炭素質薄膜／ｎ型シリコ
ン積層体セル試料の電流−電圧（Ｉ−Ｖ）特性を示した
ものである。この試料は光を照射しないとき整流性のＩ
−Ｖ特性を示す。それに対して、波長４００〜８５０ｎ
ｍ、パワー１５ｍＷ／ｃｍ2の光（Ｘｅアークランプ）
を照射したとき、約２．７３ｍＡ／ｃｍ2 の短絡電Ｉ sc
と３２５ｍＶの開放電圧Ｖocを発生する。Ｉ−Ｖ曲線か
ら求めた形状因子ｆｆは約０．６５であり、エネルギー
変換率ηは約３．８％である。FIG. 2 shows the prepared carbonaceous thin film / n-type silicon.
The current-voltage (IV) characteristics of the laminated cell sample were shown.
Things. This sample has a rectifying I when not irradiated with light.
-V characteristics are shown. On the other hand, wavelengths 400 to 850n
m, power 15mW / cmTwoLight (Xe arc lamp)
Irradiates about 2.73 mA / cmTwo Short-circuit current I sc
And the open-circuit voltage V of 325 mVocOccurs. Is it an IV curve?
The shape factor ff obtained from the above is about 0.65, and the energy
The conversion η is about 3.8%.
【００２７】図３は、室温で測定した光を照射しないと
きの試料のＩ−Ｖ特性を片対数表示したものである。直
線部分の電流ー電圧関係から、次式(1) に基づいて求め
た理想因子ｎと暗電流Ｉo はそれぞれ１．１０と１．５
×１０-5ｍＡ／ｃｍ2 であ。FIG. 3 is a graph showing the semi-logarithmic IV characteristics of the sample when the sample is not irradiated with light measured at room temperature. From the current over-voltage relationship of the linear portion, the ideality factor n and the dark current I o which was determined based on the following equation (1), respectively 1.10 and 1.5
× 10 −5 mA / cm 2 .
【００２８】[0028]
【数１】 (Equation 1)
【００２９】図４は、この試料の短絡電流と解放電圧の
光波長依存性（分光特性とも呼ばれる）を示したもので
ある。この試料は、波長５００ｎｍから９５０ｎｍまで
の範囲でほぼ一定の光電流を発生する。このことは、炭
素質薄膜／ｎ型シリコン積層体セルが太陽光のエネルギ
ーを高効率的に利用する可能性を示唆しており、いわゆ
る光電変換機能素子として、太陽電池等を構成すること
が確認される。実施例２ 基板は、厚さ０．５ｍｍ、Ｂ（ホウ素）をドーパントと
したｐ型単結晶ウェハを用いた。炭素質薄膜を堆積する
前に、基板を濃度２０％のフッ酸で洗浄処理した。ＣＶ
Ｄ反応用原料はα、α´- ジクロロ- ｐ- キシレンであ
る。ＣＶＤ反応は次の条件に従って常圧で行った。FIG. 4 shows the dependence of the short-circuit current and release voltage on the light wavelength (also called spectral characteristics) of this sample. This sample generates a substantially constant photocurrent in the wavelength range from 500 nm to 950 nm. This suggests that the carbonaceous thin film / n-type silicon laminate cell may use the energy of sunlight with high efficiency. Is done. Example 2 As a substrate, a p-type single crystal wafer having a thickness of 0.5 mm and using B (boron) as a dopant was used. Before depositing the carbon thin film, the substrate was washed with hydrofluoric acid at a concentration of 20%. CV
The raw material for the D reaction is α, α'-dichloro-p-xylene. The CVD reaction was performed at normal pressure according to the following conditions.
【００３０】基板温度：８００℃ 原料気相化温度：１００℃ キャリアガス：アルゴン 堆積時間：１２０分 このようにして得られた炭素質薄膜の厚さは約５００Å
である。得られた炭素質薄膜／ｐ型単結晶シリコンの積
層体試料について、シリコン基板の裏面に、超音波熔接
により合金電極を付けた。さらに、炭素質薄膜の表面に
厚さ８０〜１００Åの金を真空蒸着し表面電極とした。Substrate temperature: 800 ° C. Raw material vaporization temperature: 100 ° C. Carrier gas: argon Deposition time: 120 minutes The thickness of the carbon thin film thus obtained is about 500 °.
It is. With respect to the obtained laminate sample of carbon thin film / p-type single crystal silicon, an alloy electrode was attached to the back surface of the silicon substrate by ultrasonic welding. Further, gold having a thickness of 80 to 100 ° was vacuum-deposited on the surface of the carbon thin film to form a surface electrode.
【００３１】この試料は光を照射しないとき整流性のＩ
−Ｖ特性を示す。それに対して、波長４００〜８５０ｎ
ｍ、パワー４０ｍＷ／ｃｍ2 の光（Ｘｅアークランプ）
を射したとき、約０．２６ｍＡ／ｃｍ2 の短絡電流Ｉsc
と６８ｍＶの開放電圧Ｖを発生する。実施例３ 実施例１の５００℃で堆積したｐ- キシロキノン炭素質
薄膜を、Ｘ線回折とラマン分析した結果、アモルファス
構造を有することが分かった。その面方向の室温電気伝
導率は約４．５×１０-3Ｓ／ｃｍである。元素分析によ
り求めたＣ，Ｈ，Ｏの含有率はそれぞれ８７．２％、
０．３７％、１２．４％である。また、図５は、炭素質
薄膜の光吸収スペクトルを示したものであるが、５００
℃堆積した炭素質薄膜は特徴的な吸収ピークを示さず、
２５０〜８５０の波長範囲で緩やかに変化するスペクト
ルとなり、アモルファス構造であることがわかる。アモ
ルファス半導体の光学バンドギャップＥopt と吸収係数
αの間に次の関係がある。This sample has a rectifying I when not irradiated with light.
-V characteristics are shown. On the other hand, wavelengths 400 to 850n
m, light of 40 mW / cm 2 power (Xe arc lamp)
When I refer to a short circuit of about 0.26 mA / cm 2 current I sc
And an open circuit voltage V of 68 mV is generated. Example 3 X-ray diffraction and Raman analysis of the p-xyloquinone carbonaceous thin film deposited at 500 ° C. in Example 1 showed that it had an amorphous structure. The room temperature electric conductivity in the plane direction is about 4.5 × 10 −3 S / cm. The contents of C, H, and O determined by elemental analysis were 87.2%,
0.37% and 12.4%. FIG. 5 shows the light absorption spectrum of the carbonaceous thin film.
The carbonaceous thin film deposited at ℃ does not show a characteristic absorption peak,
The spectrum gradually changes in the wavelength range of 250 to 850, which indicates that it has an amorphous structure. The following relationship exists between the optical band gap E opt of an amorphous semiconductor and the absorption coefficient α.
【００３２】[0032]
【数２】 (Equation 2)
【００３３】ここで、ｈはプランク定数、νは光の周波
数であり、ｈνは光のエネルギーを表す。この式（２）
から求めた炭素質薄膜の光学バンドギャップＥopt の薄
膜生成温度依存性を図６に示した。５８０℃以下の感度
で生成した炭素薄膜は正値の光学バンドギャップでＥ
opt を示し、５８０℃以上の温度で負値の光学バンドギ
ャップＥopt を示した。Here, h is Planck's constant, ν is the frequency of light, and hν represents the energy of light. This equation (2)
FIG. 6 shows the dependence of the optical band gap E opt of the carbonaceous thin film on the temperature at which the thin film was formed. A carbon thin film formed at a sensitivity of 580 ° C. or less has a positive optical band gap,
opt and a negative optical band gap E opt at a temperature of 580 ° C. or higher.
【００３４】そしてこのように、５８０℃の炭素質薄膜
のバンドギャップは０．２５正値ｅＶであるので、炭素
質薄膜／シリコン積層体試料の接合タイプはヘテロ接合
である。５８０℃以上の炭素質薄膜のバンドギャップは
負値であるので、炭素質薄膜／シリコン積層体試料の接
合タイプはショットキー型接合であると判断される。例
として、図７に５００℃炭素質薄膜／ｎ型シリコン積層
体のヘテロ型接合における接合バンド構造を示した。Since the band gap of the carbon thin film at 580 ° C. is 0.25 positive eV, the junction type of the carbon thin film / silicon laminate sample is a hetero junction. Since the band gap of the carbon thin film at 580 ° C. or higher is a negative value, it is determined that the bonding type of the carbon thin film / silicon laminate sample is a Schottky junction. As an example, FIG. 7 shows a junction band structure in a hetero junction of a carbon thin film at 500 ° C./n-type silicon laminate.
【００３５】[0035]
【発明の効果】この発明により、以上詳しく説明した通
り、化学気相堆積（ＣＶＤ）法で生成した炭素質薄膜と
ｎ型またはｐ型半導体基板とのヘテロ接合型或いはショ
ットキー型半導体素子の作製を成功した。その結果、全
く新規な太陽電池としての可能性が見出された。According to the present invention, as described in detail above, a heterojunction type or Schottky type semiconductor device of a carbonaceous thin film produced by a chemical vapor deposition (CVD) method and an n-type or p-type semiconductor substrate is manufactured. Was successful. As a result, a possibility as a completely new solar cell was found.
【図１】この発明の半導体試料の構成を例示した斜視図
である。FIG. 1 is a perspective view illustrating the configuration of a semiconductor sample according to the present invention.
【図２】実施例としての炭素質薄膜／ｎ型シリコン積層
体試料のＩ−Ｖ特性図である。FIG. 2 is an IV characteristic diagram of a carbon thin film / n-type silicon laminate sample as an example.
【図３】実施例としての炭素質薄膜／ｎ型シリコン積層
体試料の片対数Ｉ−Ｖ特性図である。FIG. 3 is a semilogarithmic IV characteristic diagram of a carbon thin film / n-type silicon laminate sample as an example.
【図４】実施例としての炭素質薄膜／ｎ型シリコン積層
体試料の分光特性図である。FIG. 4 is a spectral characteristic diagram of a carbon thin film / n-type silicon laminate sample as an example.
【図５】実施例としての炭素質薄膜の吸収スペクトルを
示した関係図である。FIG. 5 is a relationship diagram showing an absorption spectrum of a carbonaceous thin film as an example.
【図６】実施例としての炭素質薄膜の光学バンドギャッ
プＥopt の薄膜生成温度依存性を示した関係図である。FIG. 6 is a relationship diagram showing the thin film formation temperature dependence of the optical band gap E opt of a carbonaceous thin film as an example.
【図７】実施例としての炭素質薄膜／ｎ型シリコン積層
体試料の接合バンド構造を示した概略図である。FIG. 7 is a schematic view showing a bonding band structure of a carbon thin film / n-type silicon laminate sample as an example.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 31/10 Ｈ０１Ｌ 29/48 Ｍ 31/108 31/04 Ｄ 51/00 Ｌ 31/10 Ａ Ｃ (56)参考文献 特開 平４−188766（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−105415（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−14417（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−242493（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01L 29/861 C23C 16/26 H01L 21/205 H01L 29/872 H01L 31/04 H01L 31/108 H01L 31/109 H01L 51/00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification symbol FI H01L 31/10 H01L 29/48 M 31/108 31/04 D 51/00 L 31/10 AC (56) References JP JP-A-4-188766 (JP, A) JP-A-62-105415 (JP, A) JP-A-62-14417 (JP, A) JP-A-7-242493 (JP, A) (58) Fields investigated (Int) .Cl. 6 , DB name) H01L 29/861 C23C 16/26 H01L 21/205 H01L 29/872 H01L 31/04 H01L 31/108 H01L 31/109 H01L 51/00
Claims (5)
ンド構造の炭素質薄膜が炭素環系有機化合物の少なくと
も１種より化学気相堆積されて前記半導体基板と炭素質
薄膜との間でヘテロ接合が形成されていることを特徴と
するヘテロ接合型半導体素子。1. A n-type or p-type carbon thin film of the semiconductor substrate in a non-diamond structure is chemical vapor deposition from less Do transfected <br/> also one carbocyclic organic compound wherein the semiconductor substrate and the carbon A heterojunction type semiconductor device, wherein a heterojunction is formed with a thin film.
ンド構造の炭素質薄膜が炭素環系有機化合物の少なくと
も１種より化学気相堆積されて前記半導体基板と炭素質
薄膜との間でショットキー接合が形成されていることを
特徴とするショットキー型半導体素子。2. A n-type or a carbon thin film of non-diamond structure to the p-type semiconductor substrate is chemical vapor deposition from less Do transfected <br/> also one carbocyclic organic compound wherein the semiconductor substrate and the carbon A Schottky semiconductor device, wherein a Schottky junction is formed between the thin film and the thin film.
８０％である請求項１または２の半導体素子。3. A carbon content of the carbon thin film is claimed in claim 1 or 2 is at least 80%.
ン、ハロゲン等の異種原子を含有している請求項１ない
し３のいずれかの半導体素子。4. A carbon thin film is, oxygen, nitrogen, boron, phosphorus, either in accordance with claim 1, <br/> 3 contains a heteroatom such as a halogen.
子を備えていることを特徴とする太陽電池。5. A solar cell characterized by comprising any one of a semiconductor device of claims 1 to 4.
Priority Applications (1)
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| JP7291544A JP2980546B2 (en) | 1994-11-09 | 1995-11-09 | Semiconductor devices and solar cells |
Applications Claiming Priority (5)
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| JP27478194 | 1994-11-09 | ||
| JP6-274781 | 1995-10-27 | ||
| JP28059695 | 1995-10-27 | ||
| JP7-280596 | 1995-10-27 | ||
| JP7291544A JP2980546B2 (en) | 1994-11-09 | 1995-11-09 | Semiconductor devices and solar cells |
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| JPH09181333A JPH09181333A (en) | 1997-07-11 |
| JP2980546B2 true JP2980546B2 (en) | 1999-11-22 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007273970A (en) * | 2006-03-07 | 2007-10-18 | Tokyo Institute Of Technology | N-type carbon semiconductor film and semiconductor device using same |
| WO2008108009A1 (en) * | 2007-03-07 | 2008-09-12 | Tokyo Institute Of Technology | n-TYPE CARBON SEMICONDUCTOR FILM AND SEMICONDUCTOR DEVICE UTILIZING THE SAME |
-
1995
- 1995-11-09 JP JP7291544A patent/JP2980546B2/en not_active Expired - Fee Related
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|---|---|---|---|---|
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| WO2008108009A1 (en) * | 2007-03-07 | 2008-09-12 | Tokyo Institute Of Technology | n-TYPE CARBON SEMICONDUCTOR FILM AND SEMICONDUCTOR DEVICE UTILIZING THE SAME |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09181333A (en) | 1997-07-11 |
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